[发明专利]基于广义圆柱体的三维模型分割方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维模型技术领域，尤其涉及一种基于广义圆柱体的三维模型分割方法及装置。

背景技术

当前，三维模型的分割是图形学、计算几何的基础问题之一，其被广泛应用于三维几何处理的各个方面，如网格简化、参数化与纹理映射、交互编辑、几何变形、样条曲面重建、模型近似与压缩、骨架提取与动画对应、模型匹配与检索等等。典型的模型分割算法是指根据一定的几何或拓扑特征，将网格模型分割为一组有限数量的，各自连通且具有一定的简单形状意义的子网格，例如凸分割(convex decomposition)，其每个子块都构成一个(近似)凸多面体。

广义圆柱体(generalized cylinders)是一种非常常见的几何基元，例如人、动物的躯干和四肢等器官都是广义圆柱体。广义圆柱体可由一根三维曲线中轴(central axis)，即曲线骨架(curve skeleton)以及垂直于该骨架的剖面(cross-section)定义。广义圆柱体三维实体功能多、易加工，且能表达非常多的形状，人造工艺品通常由许多的广义圆柱体构成。相比于凸形(convex)等其他简单基元，基于广义圆柱体的分割可获得块数更少的、表达更紧致的模型分割。

然而，虽然广义圆柱体形状广泛存在、且在骨架提取和建模中已有成功的应用，但是在三维模型分割领域中还难以通过基于广义圆柱体对三维模型进行优化分割。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于广义圆柱体的三维模型分割方法及装置，以解决当前三维模型分割领域中还难以通过基于广义圆柱体对三维模型进行优化分割的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于广义圆柱体的三维模型分割方法，包括：

获取一三维模型，通过标准泊松圆盘采样法在所述三维模型的表面均匀采样，获取多个采样点；

通过所述多个采样点中的每个采样点构建多个局部广义圆柱体；

将所述多个局部广义圆柱体进行融合处理，形成多个非局部广义圆柱体；所述多个非局部广义圆柱体构成一候选广义圆柱集；所述候选广义圆柱集过完备覆盖所述三维模型的表面，形成过完备覆盖集；

从所述过完备覆盖集中获取多个精确覆盖集；其中，一所述精确覆盖集包括多个互不重叠的广义圆柱体部件，且所述多个互不重叠的广义圆柱体部件的表面构成所述三维模型的表面；

计算每个所述精确覆盖集中的各广义圆柱体部件的广义圆柱度的和；所述广义圆柱度由该广义圆柱体部件的平直度和剖面变化度组成；

将各广义圆柱度的和进行排序，确定各广义圆柱度的和中的最小值；

根据所述各广义圆柱度的和中的最小值对应的精确覆盖集确定一三维模型分割方式；

根据所述三维模型分割方式对所述三维模型进行分割。

具体的，所述通过所述多个采样点中的每个采样点构建多个局部广义圆柱体，包括：

根据一采样点，确定通过该采样点的多个初始平面；

根据所述多个初始平面，确定所述采样点的一个或多个切面；

确定所述切面与所述三维模型的表面的交线的中心点，以所述中心点作为所述采样点对应的骨架点，以所述切面的法向量为所述采样点对应的旋转对称轴；

将每两个相邻采样点对应的骨架点沿所述旋转对称轴连接，形成一中轴；

根据所述中轴均匀采样所述三维模型的表面上的剖面曲线，形成一局部广义圆柱体。

具体的，所述将所述多个局部广义圆柱体进行融合处理，形成多个非局部广义圆柱体，包括：

逐渐将相邻接的局部广义圆柱体进行融合，形成多个融合广义圆柱体；

若所述融合广义圆柱体的广义圆柱度小于进行融合前的两个局部广义圆柱体的广义圆柱度的和，则确定所述融合广义圆柱体为非局部广义圆柱体；

将各非局部广义圆柱体的重叠区域分离，形成互不重叠的广义圆柱体部件；

穷举所述互不重叠的广义圆柱体部件所构成的组合，形成更新后的广义圆柱体部件，将所述更新后的广义圆柱体部件作为非局部广义圆柱体。

具体的，所述计算每个所述精确覆盖集中的各广义圆柱体部件的广义圆柱度的和，包括：

计算各广义圆柱体部件的广义圆柱度GCity：

GCity＝E_s+αE_v

其中，E_s为所述平直度；E_v为所述剖面变化度；α为一权重参数。

另外，该基于广义圆柱体的三维模型分割方法，还包括：